Главное меню
Главная О сайте Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Аналитическая химия Ароматерапия Биотехнология Биохимия Высокомолекулярная химия Геохимия Гидрохимия Древесина и продукты ее переработки Другое Журналы История химии Каталитическая химия Квантовая химия Лабораторная техника Лекарственные средства Металлургия Молекулярная химия Неорганическая химия Органическая химия Органические синтезы Парфюмерия Пищевые производства Промышленные производства Резиновое и каучуковое производство Синтез органики Справочники Токсикология Фармацевтика Физическая химия Химия материалов Хроматография Экологическая химия Эксперементальная химия Электрохимия Энергетическая химия
Новые книги
Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 2" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 1" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 12" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 11" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 10" (Журналы)
Книги по химии
booksonchemistry.com -> Добавить материалы на сайт -> Металлургия -> Арчаков Ю.И. -> "Водородоустойчивость стали " -> 38

Водородоустойчивость стали - Арчаков Ю.И.

Арчаков Ю.И. Водородоустойчивость стали — М.: Металлургия, 1978. — 161 c.
Скачать (прямая ссылка): vodorodoustoyichivoststali1978.djvu
Предыдущая << 1 .. 32 33 34 35 36 37 < 38 > 39 40 41 42 43 44 .. 52 >> Следующая

Из приведенных примеров следует, что практический интерес представляют три характеристики газонасыщения: максимальная концентрация на поверхности, глубина проникновения и интегральное поглощение диффундирующего вещества основой
111
НЕСТАЦИОНАРНЫЙ ПОТОК
Для оценки влияния эффективности покрытий рассмотрим простейшую систему среда — покрытие — основа (рис. 48). Предположим, что на поверхности раздела среда — покрытие практически мгновенно достигается равновесная для данных условий концентрация Сп (рис. 48, б). Материалы покрытия и основы изотропны и характеризуются для данной температуры коэффициента-
Рас стояние тот поверхности х
Рис. 48. Схема изменения концентрации С диффундирующего вещества в металле без покрытия (а) и с покрытием (б)-х — расстояние от поверхности
ми диффузии ?>, и D2. При отсутствии покрытия (рис. 48, а) равновесная концентрация на поверхности основного материала С0; толщина слоя покрытия I, а толщина основного материала заведомо больше глубины проникновения диффундирующего вещества.
Если в первом приближении пренебречь влиянием взаимодействия покрытия со средой и основой на границах раздела, то рассматриваемая диффузионная задача математически может быть сформулирована так:
-d.fi (*’ ?L = D1 9 Cl (х' х) , (т > 0; ()<*</); (29) д х дх*
aCg (х’ Т)~ = ?>2 т) > (т>0; 1< х<оо); (30)
дх дх4
Сх (х, 0) = С2 (х, 0) — 0; (31)
Д1 dCi (/, т) _ дС2 (I, х) , (32)
Г)2 дх дх '
Сг (I, т) = С2 (/, т); (33)
Ci (о, т) = Сп = const; • (34)
С2(оо,т) = 0, (35)
112
где Ci и С2 — концентрация диффундирующего вещества соответственно в покрытии и основе; х — расстояние от плоскости раздела среда — покрытие; т — продолжительность насыщения.
Аналогичные задачи и методы их решения рассматривались в области теории теплопроводности [133, 134]. Методом преобразования Лапласа можно получить следующее выражение, описывающее распределение диффундирующего вещества в основе:
С% (X, Т) :
2 Сп
kD +1
1 Ч"
S.U+1 )
X erfc
“D -Г 1 n=0 ' D х— / + (2п + 1) kDl
2 j/D2 х
где
U /1,* \
— (^/))
b — D —
D.
X
(36)
2 p
erfc (z) = I exp (— IP) d U.
У я v
Из формулы (36) легко получить зависимость, характеризующую степень уменьшения максимальной концентрации диффундирующего вещества в основе при наличии покрытия:
kc =
где
ч>=-
С2 (/, т)
X erfc
С0
kc = Са/С0,
—— 2 ( + 1 ^ I
с 1 я=0 ' [*.
(37)
fe-1 У с+1 J
X
1+1)
уУоГТГ)
]•
(38)
где Fo2(l)—D2xfP — диффузионный критерий Фурье.
Результаты расчетов по формуле (38). при изменении критерия Фурье в диапазоне 0,01 1/тЛро^5 для ряда фиксированных значений k*D в диапазоне 1 ^D2/D,=5-103 представлены на рис. 49. Пусть требуется определить толщину покрытия, обеспечивающую выполнение неравенства С2(/д)<Со, при следующих условиях; ко-
113
эффициенты диффузии в, основе Z)2= 10-8 см2/с и в покрытии D,=6-10-,° см2/с, соотношение равновесных концентраций для данных условий kc—3, время работы То=Ю0 ч. С помощью но-
Рис 49 Зависимость коэффициента ф от критерия Фурье для следующих
отношений коэффициентов диффузии —DsID,-. 1; 2;
3; 5; 10; 20; 30; 50; 100, 200; 300; 500; 1000; 2000, 3000; 5000 (соответственно кривые 1—16)
мограммы (рис. 49) находим, что при k*i>—20 (кривая 6) и ф = l/kc= 0,33 величина 1 /У Fo2 (I) « 0,12. Следовательно,
/= У D2 x/Fo2 (/)>7,2-10-3
см.
При отсутствии покрытия глубину проникновения диффундирующего вещества в основу можно представить формулой:
А С С0
= erfc [1/2 VFo (б)],
(39)
где Ь — глубина диффузионного слоя;
А С — некоторый достаточно малый уровень концентрации диффундирующего вещества.
Для большинства практических целей можно принять в качестве характеристики глубины слоя отношение AC/C0=ilO~z, что соответствует значению 1/2 У Fo2 (6) = 1,82.
При наличии покрытия глубина диффузионной зоны, отсчитываемая от границы покрытие — основа, может быть вычислена по формуле:
10-2==_^_ у (A—LV
kD+ 1 JS, \ kD + l j
[
X
X erfc
(2n-f 1) kD
2 У Fo2 (b*)
2 Y Fo2 (I)

(40)
где b* — глубина диффузионного слоя при наличии покрытий.
Уменьшение глубины газоиасыщенного слоя можно характеризовать отношением
kb = b*lb. (41)
114
Из выражений (39)—(41) Получаем: 200fee У / fep-1 Y &D "t" * \ &D + * /
Г (211 + 1) kDl
xerfc[,’82At+T7WPyJ = 1- (42)
Связь между (величинами, входящими в выражение (42) и обеспечивающими соблюдение условия ki=0 (диффундирующее вещество ие проникает в основу), может быть установлена с помощью номограммы, приведенной иа рис. 50*. Например, требуется определить толщину покрытия, обеспечивающего предохранение основы от газонасыщения при следующих значениях параметров: ?>1=10-8 см2/с; ?>2= 10_7 см2/с; ifec=2; т0=2 ч. Значениям fc*D=10 и kc=2 соответствуют: 1/|^ Fo2 (I) » 1,2 (см. рис. 50) и /0=0,32 мм.
Рис. 50 Соотношение величин йС1 Fos и обеспе-
чивающих полную защиту от газонасыщения (Кв=0).
Обозначения те же, что и на рнс. 49
Если с помощью покрытия нельзя полностью предотвратить проникновение диффундирующего вещества в основу, то представляет интерес оценка реально достижимого уменьшения глубины диффузионного слоя. При этом могут возникнуть два случая В области значений kc и \/Y Fo%(l), лежащих выше пунктирной линии (см. рис. 50), ряд в выражении (42) быстро сходится, так что можно ограничиться одним его первым членом при любых
Предыдущая << 1 .. 32 33 34 35 36 37 < 38 > 39 40 41 42 43 44 .. 52 >> Следующая

Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены.
Реклама